Ultrasons

Nous verrons ici comment écouter les ultrasons et plus particulièrement ceux émis par les chauves-souris. Avec ce qu’on appelle une batbox on peut également entendre les ultrasons émis par certains insectes comme les grillons en été qui émettent tant dans l’audible qu’au-delà. Et, avec la technique à expansion de temps, qui nécessite un microphone à ultrasons et un logiciel particulier, nous verrons que l’on peut aussi enregistrer le spectre en fréquence de toutes autres espèces animales…

Déjà, avant de détailler les différentes technologies existantes, et maintenant plus ou moins abordables d’un point de vue financier, il faut savoir ce qu’est une batbox. Il s’agit tout simplement d’un dispositif comprenant un microphone à ultrasons et d’un système électronique ou logiciel qui va permettre de rendre audible dans la gamme de fréquences de 0 à 20 kHz, les sons émis par les chauves-souris.

Batbox à division de fréquence

Ce sont les batbox les plus simples et aussi les plus abordable, autour de 100 EUR. Le système électronique interne va tout simplement diviser par 10 les fréquences captées par le microphone. Ainsi, les différentes espèces de chauves-souris émettant entre 20 et 120 kHz, les fréquences captées seront rendues audibles en les ramenant à des fréquences de 2 à 12 kHz.

En voici un exemple lors d’une captation de cris d’écholocation d’une chauve-souris qui va isoler une proie, se diriger vers elle puis tenter la capture. On entend bien que plus la chauves-souris se rapproche de sa proie plus les cris se succèdent rapidement, puis au moment de la capture on perçoit un dernier cris modulé différemment des autres qui correspond au moment où elle va mordre et en même temps légèrement remonter son museau ce qui va provoquer cette modulation particulière. L’ensemble de la séquence rappelle aussi le bruit que fait une bille qui tombe sur du carrelage.

Et voici ce que cela donne visuellement avec le sonogramme d’Audacity (cliquez sur l’image pour l’agrandir).

Sonogramme d'une chauve-souris en division de fréquence

On distingue bien la phase de recherche où les écholocations sont régulières puis la phase d’acquisition de la proie durant laquelle les cris se succèdent de plus en plus vite et enfin le cris de capture qui est légèrement différents des autres.
Seul bémol, vu que les fréquences sont divisées par 10 et bien l’amplitude du signal est également divisée par 10. Ainsi, ici on voit que les fréquences hautes du signal se situent à environ 6 kHz, soit 60 kHz réellement et les fréquences basses à 4 kHz, soit 40 kHz. Au lieu d’avoir une amplitude de 20 kHz, celle-ci n’est donc plus que de 2 kHz ce qui écrase le signal. Inconvénient que nous allons résoudre en partie avec la batbox suivante.

Batbox hétédoryne

Le système électronique des batboxes hétérodynes va travailler différemment que les précédente puisqu’elles vont soustraire des fréquences captées une fréquence que l’utilisateur va sélectionner à l’aide d’une molette. Ainsi si on sélectionne 40 kHz une fréquence de 45 kHz sera rendue audible à 5 Khz, une fréquence de 55 kHz le sera à 15 kHz. par contre, la fréquence sélectionnée sur la batbox sera une fréquence de base et l’électronique interne ne conservera qu’une fenêtre de 8 ou 16 kHz au-dessus de cette fréquence. Nous n’aurons donc toujours pas l’intégralité du signal mais le traitement le conservera bien tel qu’à l’identique, si ce n’est le fait de l’avoir rendu audible.

Voici un exemple toujours enregistré lors d’une séquence de chasse et capture… L’effet de la bille qui tombe sur cu carellage est d’ailleurs bien plus prononcé !

Et voici le sonogramme correspondant, toujours issu d’Audacity.

Sonogramme d'une batbox hétérodyne

On commence à percevoir que le signal est un peu plus net avec toujours les 3 mêmes phase de recherche, acquisition et capture, cette dernière étant bien plus marquée tant à l’oreille que sur le sonogramme.

Comparé aux batboxes à division de fréquence qui ne permettent au mieux de savoir qu’une chauves-souris est présente, les hétérodynes permettent elles de commencer à déterminer l’espèce. En effet, en jouant avec la molette de réglage de la fréquence on va ainsi chercher la fréquence à laquelle le signal est le plus fort. Une fois celle-ci définie on va pouvoir connaître l’espèce qui est présente, ou tout du moins en partie car certaine espèce ont une fréquence de base plus ou moins identique. Mais en fonction de la région où l’on se trouve et du milieu dans lequel on se balade (plan d’eau, champs, sous-bois, forêt dense…) on devrait être en mesure de préciser l’espèce. APrès, cela reste une question de pratique régulière et d’entraînement à l’écoute !

Il est à noter qu’on peut trouver des modèles intéressants aux alentours de 250-300 EUR. Il existe des modèles à 100-150 EUR mais de piètre qualité, avec notamment un souffle assez fort et désagréable. Je vous conseille donc plutôt de soit économiser un peu pour vous payer un bon modèle ou sinon de vous offrir une batbox à division de fréquence pour la même gamme de prix.

Expansion de temps

Avec l’expansion de temps on touche au must… par contre, cela n’est pas un circuit électronique qui effectue le traitement du signal mais un logiciel. Un microphone à ultrasons est ainsi branché sur le port USB d’une ordinateur portable ou d’une tablette équipé-e d’un logiciel spécifique de traitement du sons. Et comme l’indique son nom, ce logiciel va effectuer, non pas un traitement sur les fréquences, mais sur le temps en le multipliant par 10. Ainsi 1 seconde enregistrée vont devenir 10 secondes, 10 secondes 100, etc… L’objectif ici n’est plus d’écouter le signal mais de le visualiser.

En voici un exemple, toujours basé sur une séquence de recherche-acquisition-chasse-capture. Ainsi, on visualise le signal tel qu’il est émis par la chauve-souris, ce qui permet en général de déterminer l’espèce avec une grande précision. On observe même au double des fréquence, un second signal qui en fait est une harmonique, cad le même signal mais à une fréquence double, phénomène bien connu en traitement du son et en radio !

Sonogramme expansion de temps

Retrouver mes enregistrements d’ultrasons sur mon compte SoundCloud et d’autres visualisations spectrales sur la page que je leurs ai dédié

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